CN101368390A - 一种浮力可调节的水中悬浮隧道 - Google Patents

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葛斐
王雷
龙旭
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Abstract

本发明公开了一种浮力可调节的水中悬浮隧道，包括隧道管体、锚固系统、浮力调节系统，隧道管体通过锚固系统稳定悬浮在水中，所述浮力调节系统由气体压缩机、导气管、浮力调节箱构成，浮力调节箱与隧道管体刚性相连，其上设置有进出水口，通过气体压缩机改变浮力调节箱中的进水量以实现对隧道管体浮力的调节。本发明浮力可调节的水中悬浮隧道中浮力调节箱可在隧道管体丧失部分浮力时为其提供额外的支撑力，消除了水位变化对悬浮隧道安全性的影响。

Description

一种浮力可调节的水中悬浮隧道
技术领域
本发明涉及一种可调节自身浮力大小的水中悬浮隧道。
背景技术
水中悬浮隧道又称为阿基米德桥，是一种新的跨越水域的交通方案，其浸没于水面以下，利用浮力支撑隧道重量和交通载荷。对于水域跨度太大或有环境保护要求地区，水中悬浮隧道是跨越水域连接的优选方式。从动力稳定性考虑，水中悬浮隧道的浮力大于重力和交通载荷之和，剩余浮力(即浮力减去重力和交通载荷)由连接于隧道和水底基础的缆索来承担。悬浮隧道基本结构如下：隧道由分段管体连接而成，管体一般采用混凝土和钢的夹层结构，隧道悬浮于水面以下一定深度，并通过锚固在水域(海、河、湖)底床锚桩上的缆索来约束定位。水中悬浮隧道在整个服役期始终浸没在水面以下，从而保证悬浮隧道有足够的浮力支撑其重力和交通载荷，若悬浮隧道处在水位变化较大的水域(如季节性河流、湖泊、水库等)，悬浮隧道有可能露出水面，丧失部分或全部浮力，对悬浮隧道产生破坏性影响。若能随着水位变化相应的调节悬浮隧道的浮力，即可保证悬浮隧道始终有足够的浮力，然而迄今为止尚未有人提出可调节自身浮力的水中悬浮隧道。
发明内容
针对现有技术存在的空白，本发明的目的是提供一种可调节自身浮力大小的水中悬浮隧道，使其适用于水位变化较大的水域。
为实现本发明的目的，本发明一种浮力可调节的水中悬浮隧道，包括隧道管体、锚固系统、浮力调节系统，隧道管体通过锚固系统稳定悬浮在水中，所述浮力调节系统由气体压缩机、导气管、浮力调节箱构成，浮力调节箱与隧道管体刚性相连，其上设置有进出水口，通过气体压缩机改变浮力调节箱中的进水量以实现对隧道管体浮力的调节。
进一步，所述浮力调节箱通过连接装置固定在所述隧道管体的下方。
进一步，所述浮力调节箱同时与锚固系统相连。
进一步，所述浮力调节箱由金属材料、有机材料、混凝土其中之一制成，或者由它们混合制成。
进一步，所述气体压缩机设置在隧道管体中，所述导气管与所述浮力调节箱的顶部相连，所述进出水口设置在浮力调节箱的底部，并在该进出水口处还设置有阀门。
本发明是一种浮力可调节的水中悬浮隧道，解决了水位变化对悬浮隧道安全性的影响。
附图说明
图1为本发明浮力可调节的水中悬浮隧道侧视图；
图2为图1中A-A视图；
图3为本发明浮力可调节的水中悬浮隧道截面局部放大图。
具体实施方式
如图1所示，浮力调节箱2通过连接装置4刚性固定在悬浮隧道管体1下方。锚固系统由缆索3及水底基础构成，悬浮隧道管体1及浮力调节箱2通过缆索3固定在水域中。
如图2所示，缆索3对称布置在悬浮隧道管体1和浮力调节箱2的两侧。图中显示了不同的水位，即高水位a及低水位a’。当水位变化到达低水位a’时，悬浮隧道管体1部分露出水面，丧失部分浮力，此时可通过调节浮力调节箱2中的水位为悬浮隧道管体1提供额外的支撑力，抵消悬浮隧道管体1丧失的浮力。
如图3所示，气体压缩机6布置于悬浮隧道管体1中路面5的下方，气体压缩机6通过导气管7与浮力调节箱2顶部相接，导气管7上的阀门9可以控制压缩气体的流量。当悬浮隧道管体1完全浸没在水中时，浮力调节箱2中的水位为初始高度，浮力调节箱2底部进出水口处的阀门8关闭，此时浮力调节箱2所受的浮力与其重力相等，对悬浮隧道管体1不提供额外载荷。当需要增大悬浮隧道管体1的浮力时，打开阀门9，使压缩气体进入浮力调节箱2，箱内气压增大，当阀门8内侧压力大于外侧压力时，打开阀门8，箱内部分液体被排出，箱内水位降低，箱体自重减小，箱体的剩余浮力即可为悬浮隧道管体1提供所需的支撑力。当需要减小浮力时，打开阀门9，降低箱体内气压，当阀门8内侧压力小于外侧时，打开阀门8，液体受压进入箱体，箱内水位升高，箱体自重增大，剩余浮力减小，从而减小对悬浮隧道管体1所提供的额外的浮力。
实际应用中，可根据需要在每段悬浮隧道管体上设置一个或多个浮力调节箱2；另外，除了可将浮力调节箱2固定在悬浮隧道管体1的下方之外，也可以将多个浮力调节箱2对称固定在悬浮隧道管体两侧，只需控制浮力调节箱2相对悬浮隧道管体1的高度，以保证其能够可靠地提供额外的浮力即可。

Claims (5)

1.一种浮力可调节的水中悬浮隧道，包括隧道管体、锚固系统，隧道管体通过锚固系统稳定悬浮在水中；其特征在于，还包括浮力调节系统，该浮力调节系统由气体压缩机、导气管、浮力调节箱构成，浮力调节箱与隧道管体刚性相连，其上设置有进出水口，通过气体压缩机改变浮力调节箱中的进水量以实现对隧道管体浮力的调节。
2.如权利要求1所述的水中悬浮隧道，其特征在于，所述浮力调节箱通过连接装置固定在所述隧道管体的下方。
3.如权利要求1所述的水中悬浮隧道，其特征在于，所述浮力调节箱同时与锚固系统相连。
4.如权利要求1所述的水中悬浮隧道，其特征在于，所述浮力调节箱由金属材料、有机材料、混凝土其中之一制成，或者由它们混合制成。
5.如权利要求1所述的水中悬浮隧道，其特征在于，所述气体压缩机设置在隧道管体中，所述导气管与所述浮力调节箱的顶部相连，所述进出水口设置在浮力调节箱的底部，并在该进出水口处还设置有阀门。
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